Twee krachtige antibacteriële middelen die in vissen worden aangetroffen, doen hun vuile werk op onverwachte manieren. rapporteren UConn-chemici en collega's in een paper dat is geaccepteerd door de FEBS Journaal . Het onderzoek zou de weg kunnen wijzen naar geheel nieuwe klassen antibiotica.

Vissen hebben net als mensen last van bacteriële infecties. Het is een bijzonder moeilijk probleem voor gekweekte vis, die dicht bij elkaar wonen waar ziekte zich snel kan verspreiden. Viskwekers weten dat het toevoegen van kopersulfaat aan het water bacteriële ziekten vermindert, maar ze hebben niet begrepen waarom. Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van chemici van UConn heeft ontdekt dat vissen antibacteriële peptiden maken die zich binden aan koper en dat gebruiken als wapen om bacteriën te doden.

Peptiden zijn kleine moleculen, gemaakt van hetzelfde spul als eiwitten, maar veel korter. Biologen wisten dat deze vispeptiden, genaamd piscidine-1 en piscidine-3, antibacterieel waren. Maar er was een chemicus voor nodig om de koperverbinding te achterhalen.

"We waren geïnteresseerd in deze peptiden omdat ze in verschillende vissoorten voorkomen. " waaronder tilapia en gestreepte bas, zegt UConn-chemicus Alfredo Angeles-Boza. "En we merkten dat de peptiden een koperbindend motief hebben, " wat een chemisch patroon betekent waarvan bekend is dat het zich vastgrijpt aan koper in andere biologische systemen.

Dus het team testte de afhankelijkheid van de peptiden van koper:eerst voegden ze de peptiden toe aan kolonies van E. coli-bacteriën die in het laboratorium waren gekweekt. De bacterie stierf binnen enkele uren. Daarna kweekten ze kolonies E. coli in een speciale, koper-beperkte omgeving. Toen ze de peptiden aan de koperarme bacteriën toevoegden, de peptiden waren lang niet zo effectief in het doden. Dit was een duidelijk bewijs dat koper nodig was om de peptiden te laten werken.

Toen ze eenmaal hadden bewezen dat de peptiden koper gebruikten, ze hebben elk peptide afzonderlijk getest om het werkingsmechanisme te zien. Hoewel de twee peptiden chemisch op elkaar leken, en in beide gevallen gebruikten ze koper, ze hadden totaal verschillende aanvalsmethoden. Piscidine-1 sneed door het buitenste celmembraan van de bacterie, terwijl piscidine-3 het DNA van de bacterie vervormde.

Angeles-Boza zegt dat hij en medewerker Myriam Cotten van het College of William and Mary verrast waren:"De twee peptiden lijken qua structuur erg op elkaar, maar gedragen zich op heel verschillende manieren. Het is gunstig voor vissen, omdat de twee peptiden zich op verschillende microben richten. De natuur maakte een kleine verandering, maar het maakt een groot verschil."

Naast het volledig doden van bacteriën, piscidine-3 heeft een uniek vermogen om vormen van bacteriën aan te pakken die ongevoelig zijn voor traditionele antibiotica. Bijvoorbeeld, bepaalde soorten bacteriën maken "aanhoudende cellen" die afsluiten en overwinteren wanneer de omstandigheden vijandig worden. Dit beschermt het tegen de meeste traditionele antibiotica, die afhankelijk zijn van het verstoren van de metabolische machinerie van een bacteriële cel. Maar piscidine-3 kan de cel infiltreren en zijn DNA vernietigen, zelfs als de cel in winterslaap is. Piscidine-3 kan ook door biofilms heen snijden, kleverige netten van bacteriën die zich op katheters vormen, medische implantaten, de longen van patiënten met cystische fibrose, en bij chronische oorinfecties, om maar een paar veelvoorkomende voorbeelden te noemen.

De onderzoekers zoeken nu naar meer voorbeelden van antibacteriële peptiden. Tot dusver, Angeles-Boza heeft meer dan 65 verschillende peptiden gevonden die aan koper binden, zowel bij mensen en andere zoogdieren als bij vissen. Hoe meer voorbeelden ze vinden, hoe meer aanwijzingen farmaceutisch chemici zullen hebben om nieuwe antibiotica volgens hetzelfde motief te ontwerpen.